计算热物理引论

《计算热物理引论》：“十一五”国家重点图书,中国科学技术大学精选教材。

《计算热物理引论》较为系统地介绍了求解热物理问题的三种数值方法一有限容积法、有限差分法和有限元法，其中着重于介绍热物理中用得最多的有限容积法。全书共10章：第1章，绪论，介绍学科背景；第2～3章，为有限容积法和有限差分法的基础部分，重点讲述离散方法及其离散格式的定性性质；第4～7章，侧重于有限容积法，讲述数值方法在热物理问题中的应用；第8～9章，为提高部分，介绍代数解法和网格生成技术；第10章，讲述有限元法基础及其在热物理中的应用。全书内容取材广泛，层次分明，概念清晰，论述严谨，理实并重，适用性强。
《计算热物理引论》可以作为理工院校热能与动力工程专业高年级本科生和研究生教材，也可供相近专业师生以及工程技术人员和科研人员参考。

总序
前言
第1章绪论
1.1热物理问题数值研究的起源和发展
1.2热物理问题数值研究与理论、实验研究之问的关系
1.3计算热物理研究的基本任务
1.4本书内容梗概
参考文献

第2章热物理问题的数学描述与偏微分方程的分类
2.1热物理过程的控制方程
2.1.1连续方程
2.1.2动量方程
2.1.3能量方程
2.1.4化学组分方程
2.1.5控制方程的通用形式
2.2偏微分方程的物理分类和数学分类
2.2.1偏微分方程的物理分类
2.2.2偏微分方程的数学分类
2.2.3解的适定和定解条件
参考文献

第3章离散方法基础
3.1解域离散
3.1.1解域离散概念
3.1.2网格节点设置方式和标识
3.1.3网格生成过程需注意的问题
3.2微分方程的有限差分法离散
3.2.1有限差分方法
3.2.2差分算子和微分算子
3.2.3基于Taylor展开的有限差分离散
3.2.4其他构成导数有限差分离散的方法
3.3微分方程的有限容积法离散
3.3.1控制容积积分法离散
3.3.2控制容积平衡法离散
3.3.3控制容积法离散方程需满足的四条基本规则
3.4有限差分法离散和有限容积法离散比较
3.5离散格式的定性分析
3.5.1误差与精度
3.5.2离散格式的相容性
3.5.3离散格式的收敛性和稳定性
3.5.4初值问题离散格式稳定性分析方法
3.5.5离散格式的耗散性和色散性
3.5.6离散格式的守恒性
3.5.7离散格式的迁移姓
参考文献

第4章扩散方程的数值方法
4.1一维导热
4.1.1一维导热问题通用形式的控制方程
4.1.2控制容积积分法离散
4.1.3控制容积界面当量导热系数的确定方法
4.1.4源项的线化处理
4.1.5边界条件的引入
4.1.6离散方程的非线性性质和处理
4.1.7线化代数方程组的三对角阵算法
4.2多维导热
4.2.1非稳态二维导热方程的全隐式离散
4.2.2非稳态三维导热方程的全隐式离散
4.2.3边界条件的处理
4.2.4线化代数方程组的迭代解法
4.3管道内充分发展的对流换热
4.3.1充分发展的管流对流换热的物理意义
4.3.2圆管内充分发展的对流换热
参考文献

第5章对流扩散方程的数值方法
5.1合理选择对流项离散格式的重要性
5.2一维稳态对流扩散问题
5.2.1模型方程的精确解
5.2.2中心差分格式
5.2.3一阶迎风格式
5.2.4指数格式
5.2.5混合格式
5.2.6乘方律格式
5.2.7五种三点式离散格式系数的统一表达形式
5.2.8五种三点式离散格式计算结果比较
5.3多维非稳态对流扩散问题
5.3.1二维非稳态对流扩散方程的离散
5.3.2三维非稳态对流扩散方程的离散
5.3.3多维对流扩散问题的边界条件处理
5.4对流扩散方程离散格式的虚假扩散问题
5.4.1人工黏性引起的流向扩散
5.4.2网格取向效应引起的交叉扩散
5.4.3非常数源项引起的虚假扩散
5.5对流项离散的高阶迎风型格式
5.5.1二阶迎风型格式
5.5.2三阶迎风型格式
5.5.3QUICK格式
5.5.4对流项采用高阶格式时引出的新问题
5.6对流扩散方程对流项离散格式的稳定性
参考文献

第6章回流问题流动一传热耦合计算的数值方法
6.1不可压缩流体流动一传热耦合问题数值计算概述
6.2原始变量法顺序求解流场所遇困难及其解决途径
6.2.1简化条件下原始变量法求解流场的控制方程
6.2.2常规网格下离散压力导数项可能导出不合理的解
6.2.3压力计算没有独立的方程需另辟途径解决
6.3交错网格下的动量方程离散
6.3.1交错网格及其变量布置
6.3.2交错网格下的动量方程离散
6.3.3交错网格下控制容积界面上物理量的插值
6.4原始变量顺序求解流场的压力修正方法
6.4.1压力修正方法的基本思想
6.4.2速度修正值的简化近似计算
6.4.3将连续方程离散式转化为压力修正值方程
6.4.4压力修正值方程的边界条件
6.5SIMPLE算法
6.5.1SIMPLE含义及算法实施步骤
6.5.2SIMPLE算法若干问题讨论
6.6SIMPLE算法的改进和发展
6.6.1SIMPLER算法
6.6.2SIMPLEC算法
6.6.3SIMPLEX算法
6.6.4预估校正的SIMPLE算法——Date修正方案
6.7同位网格上的SIMPLE算法
6.7.1基本思想和流动控制方程离散
6.7.2同位网格上的压力修正方程
6.7.3同位网格上的SIMPLE算法的计算步骤
6.7.4同位网格上的SIMPLE算法的讨论
6.8非原始变量顺序求解的涡一流函数法
6.8.1二维方腔内自然对流的控制方程
6.8.2涡一流函数形式控制方程的离散化
6.8.3涡一流函数法中的定解条件处理
6.8.4涡一流函数法离散方程迭代求解步骤
6.8.5涡一流函数法讨论
参考文献

第7章湍流流动-传热耦合计算的数值方法
7.1湍流的复杂性和数值方法概述
……
第8章离散化代数方程组的求解
第9章网格生成
第10章热物理中的有限元法基础
习题